Résumé IA · arXiv: 2610.34262v1 · quant-ph
Observation of measurement-induced localization phenomena in a solid-state spin system
L’essentiel
Dans un réseau de spins ¹³C du diamant, des mesures projectives ou faibles prolongent les autocorrélations, signe d’une localisation induite par la mesure.
Question
L’étude examine si des mesures répétées peuvent freiner la thermalisation d’un système de spins à plusieurs corps régi par un Hamiltonien dipolaire réel. Elle cherche aussi à relier l’allongement des temps d’autocorrélation au régime localisé des transitions induites par la mesure.
Méthode
Les auteurs étudient des spins nucléaires ¹³C entourant un centre NV dans le diamant, avec environ 100 spins définis par leur couplage longitudinal. Ils comparent des mesures projectives d’un spin cible à des mesures faibles globales par impulsions laser, mesurent les autocorrélations et les confrontent à des simulations de Lindblad; celles-ci modélisent le centre NV et huit spins ¹³C, tandis que le mutual information est simulé pour des systèmes de 6, 8 et 10 spins.
Résultats
-
Résultat
Sans mesure intermédiaire, l’autocorrélation du spin cible décroît avec un temps caractéristique de 77,9(2,6) ms.
Voir le passage dans l’article
The obtained decay curve (Fig. 1(d)) is well described by a stretched exponential function, yielding a characteristic decay time of 77.9(2.6) ms and a stretching exponent of 0.539(16).
- Résultat Les mesures projectives répétées prolongent l’autocorrélation du spin cible jusqu’à 1,06 s, mais des mesures excessivement fréquentes accélèrent sa relaxation par effet anti-Zeno.
-
Interprétation des auteurs
Les mesures faibles globales produisent également un allongement du temps d’autocorrélation, dont le début coïncide avec la région de transition estimée par la mutual information simulée.
Voir le passage dans l’article
Crucially, the onset of the $T_{1}$ enhancement falls within the crossover region extracted from the mutual information simulation, which establishes a direct connection between MIL and the MIPT localized regime in our system: a significant enhancement of $T_{1}$ can serve as an experimental indicator of the localized regime.
-
Résultat
Les simulations reproduisent qualitativement l’allongement dû aux mesures projectives, mais pas la décroissance expérimentale à deux exponentielles.
Voir le passage dans l’article
However, the simulations fail to generate the double-exponential behavior in experimental data, possibly owing to the limited spin number.
-
Interprétation des auteurs
Les auteurs interprètent l’allongement mesuré de l’autocorrélation comme une localisation induite par la mesure dans le réseau de spins ¹³C.
Voir le passage dans l’article
By observing prolonged spin autocorrelation time $T_{1}$, we demonstrate measurement-induced localization phenomena in the ${}^{13}\text{C}$ spin network surrounding an NV center in diamond under both projective and global weak measurements.
Limites
- La simulation des autocorrélations est limitée à huit spins ¹³C et ne reproduit pas pleinement la dynamique à plusieurs corps du réseau expérimental.
Voir le passage dans l’article
Although eight spins cannot fully capture the many-body dynamics, we select a configuration that most closely matches the experimental data.
- La plateforme ne permet pas de mesurer directement l’entropie d’intrication ou la mutual information; le lien au régime localisé repose donc sur une mutual information simulée et sur l’autocorrélation mesurée.
Voir le passage dans l’article
With such a well-isolated system with intrinsic dipolar interactions, we intend to investigate entanglement structures and transition behaviors, just like circuit-based MIPT experiments [19, 13, 17], but a direct observation of entanglement entropy or mutual information is still beyond the reach of our current platform.
- La géométrie des spins choisie pour les simulations n’est pas déterminée de manière unique par les couplages hyperfins mesurés.
Voir le passage dans l’article
Consequently, the choice of the exact ${}^{13}\text{C}$ configuration is not unique.
Portée
Les auteurs présentent le réseau de spins ¹³C du diamant comme une plateforme bien isolée, évoluant sous un Hamiltonien physique, pour étudier la localisation induite par la mesure. Ils proposent l’allongement de l’autocorrélation comme indicateur expérimental du régime localisé et comme base pour de futures études des phénomènes d’intrication induits par la mesure.
Rédigé par une IA à partir de l’article. Les passages cités sont vérifiés mot pour mot dans le texte analysé ; le reste peut contenir des erreurs.
Posez des questions sur cet article à notre assistant IA
Comment discuter avec cet article ? Guide illustré
Vous pouvez aussi discutez avec plusieurs papiers à la fois ici.
Gardez cette conversation — un compte gratuit conserve vos questions et réponses, vos collections d’articles et vos alertes.
Créer un compte gratuitOutils pour cet article
Outils avancés Premium
Pour suivre un domaine de près : alertes de citations, diapositives de journal club, comparaison des versions et envoi vers Zotero. Découvrir Premium
Les articles autour de celui-ci
Les voir sur une carteClassés selon la proximité de leur titre et de leur résumé avec ceux de cet article. Sélectionnez-en pour les lire ensemble.
Les articles les plus proches
-
Nonlinear collective-spin dynamics for quantum-enhanced sensing in solid-state platformsLe-Bin Ho · 2026 · Materials for Quantum Technology · Pas encore résumé
Nonlinear collective-spin dynamics décrit les corrélations et états intriqués de spins en matériaux solides, plutôt que leur localisation induite par des mesures.
Résumé scientifique
Collective spin systems in solid-state materials are promising platforms for quantum-enhanced sensing. In systems such as nitrogen-vacancy centers in diamond, donor spins in silicon, and magnetic materials, interactions among many spins can generate collective quantum correlations that improve measurement precision beyond the standard quantum limit. This tutorial develops an intuitive, materials-oriented framework for understanding these effects through nonlinear collective-spin dynamics. We show how nonlinear interactions reshape collective spin states in phase space, redistribute quantum fluctuations, and generate metrologically useful states such as spin-squeezed and entangled states. We …
-
Measurement-induced entanglement phase transition on a superconducting quantum processor with mid-circuit readoutJin Ming Koh, Shi-Ning Sun, M. Motta et al. · 2022 · Nature Physics · cité 239 fois · Pas encore résumé
Cette expérience observe une transition d’intrication sur un processeur supraconducteur à mesures intermédiaires, tandis que l’article étudie la localisation dans des spins nucléaires du diamant.
Résumé scientifique
Quantum many-body systems subjected to unitary evolution with the addition of interspersed measurements exhibit a variety of dynamical phases that do not occur under pure unitary evolution. However, these systems remain challenging to investigate on near-term quantum hardware owing to the need for numerous ancilla qubits or repeated high-fidelity mid-circuit measurements, a capability that has only recently become available. Here we report the realization of a measurement-induced entanglement phase transition with a hybrid random circuit on up to 14 superconducting qubits with mid-circuit readout capability. We directly observe extensive and sub-extensive scaling of entanglement entropy in t…
-
Direct Observation of Dipolar-Driven Anisotropic Quantum Projection Noise in a Solid-State Spin EnsembleTasuku Ono, Wei-Jie Wu, Hao-Pu Yang et al. · 2026 · Pas encore résumé
Cette étude mesure le bruit de projection quantique dans un ensemble de centres NV fortement couplés, sans examiner les effets des mesures répétées sur la thermalisation.
Résumé scientifique
The nitrogen-vacancy (NV) center in diamond is a prominent quantum-sensing platform. Combining readout at the quantum projection noise limit with strong dipolar interactions promises substantial gains in sensitivity. However, experimentally accessing this regime has remained a longstanding challenge. In this work, we demonstrate quantum-projection-noise-resolved readout of a strongly-interacting, two-dimensional ensemble of NV centers. Our approach leverages repetitive readout via the NV's intrinsic $^{15}$N nuclear memory at a moderate magnetic field ($\sim 0.3$ T), improving the readout fidelities by nearly an order of magnitude. This enables us to directly resolve the quantum projection n…
-
Measurement-induced criticality in (2+1) -dimensional hybrid quantum circuitsX. Turkeshi, R. Fazio, M. Dalmonte · 2020 · Physical Review B · cité 146 fois · Pas encore résumé
Cette étude numérique analyse les transitions entre phases d’intrication sous mesures et évolution unitaire, contexte théorique des phénomènes induits par mesure étudiés ici.
Résumé scientifique
We investigate the dynamics of two-dimensional quantum spin systems under the combined effect of random unitary gates and local projective measurements. When considering steady states, a measurement-induced transition occurs between two distinct dynamical phases, one characterized by a volume-law scaling of entanglement entropy, the other by an area law. Employing stabilizer states and Clifford random unitary gates, we numerically investigate square lattices of linear dimension up to $L=48$ for two distinct measurement protocols. For both protocols, we observe a transition point where the dominant contribution in the entanglement entropy displays multiplicative logarithmic violations to the …
-
Critical Thermalization of a Disordered Dipolar Spin System in Diamond.G. Kucsko, Soonwon Choi, Joonhee Choi et al. · 2016 · Physical Review Letters · cité 163 fois · Pas encore résumé
Cette étude observe une thermalisation lente dans des spins dipolaires désordonnés du diamant, phénomène pertinent pour l’étude de la localisation induite par mesure.
Résumé scientifique
Statistical mechanics underlies our understanding of macroscopic quantum systems. It is based on the assumption that out-of-equilibrium systems rapidly approach their equilibrium states, forgetting any information about their microscopic initial conditions. This fundamental paradigm is challenged by disordered systems, in which a slowdown or even absence of thermalization is expected. We report the observation of critical thermalization in a three dimensional ensemble of ∼10^{6} electronic spins coupled via dipolar interactions. By controlling the spin states of nitrogen vacancy color centers in diamond, we observe slow, subexponential relaxation dynamics and identify a regime of power-law d…
-
Depolarization Dynamics in a Strongly Interacting Solid-State Spin Ensemble.Joonhee Choi, Soonwon Choi, G. Kucsko et al. · 2016 · Physical Review Letters · cité 119 fois · Pas encore résumé
Cette étude mesure la dépolarisation d’un ensemble de spins dipolaires du diamant et modélise désordre et dissipation, sans mesures contrôlées répétées.
Résumé scientifique
We study the depolarization dynamics of a dense ensemble of dipolar interacting spins, associated with nitrogen-vacancy centers in diamond. We observe anomalously fast, density-dependent, and nonexponential spin relaxation. To explain these observations, we propose a microscopic model where an interplay of long-range interactions, disorder, and dissipation leads to predictions that are in quantitative agreement with both current and prior experimental results. Our results pave the way for controlled many-body experiments with long-lived and strongly interacting ensembles of solid-state spins.
-
Measurement-induced entanglement and teleportation on a noisy quantum processorJ. C. Hoke, M. Ippoliti, E. Rosenberg et al. · 2023 · Nature · cité 221 fois · Pas encore résumé
Cette expérience étudie intrication et téléportation sous mesures sur un processeur quantique bruité, tandis que l’article mesure la localisation de spins nucléaires dans le diamant.
Résumé scientifique
Measurement has a special role in quantum theory^ 1 : by collapsing the wavefunction, it can enable phenomena such as teleportation^ 2 and thereby alter the ‘arrow of time’ that constrains unitary evolution. When integrated in many-body dynamics, measurements can lead to emergent patterns of quantum information in space–time^ 3 – 10 that go beyond the established paradigms for characterizing phases, either in or out of equilibrium^ 11 – 13 . For present-day noisy intermediate-scale quantum (NISQ) processors^ 14 , the experimental realization of such physics can be problematic because of hardware limitations and the stochastic nature of quantum measurement. Here we address these experimental …
-
Measurement-Only Dynamical Phase Transitions in Spin-1 ChainsKemal Aziz, Hai-Ning Pan, J. Pixley · 2026 · Pas encore résumé
Cette étude examine comment des projections locales modifient la dynamique d’une chaîne de spins en interaction, mais porte sur des phases d’ordre topologique.
Résumé scientifique
We study measurement-only dynamics in an interacting spin-1 chain, using forced, normalized local projections rather than Born-rule-sampled measurement outcomes. Starting from the nearest-neighbor (NN) Affleck-Kennedy-Lieb-Tasaki (AKLT) Haldane symmetry-protected topological state, we show that competing local projectors drive this order toward three distinct dynamical phases: a featureless topologically trivial product state, an explicitly dimerized valence-bond-solid state, and a topologically trivial next-nearest-neighbor (NNN) AKLT state consisting of two interwoven Haldane chains. Using matrix product state and exact statevector simulations, we identify continuous transitions among thes…
Les travaux antérieurs sur lesquels il s’appuie
-
Experimental Demonstration of Scalable Cross-Entropy Benchmarking to Detect Measurement-Induced Phase Transitions on a Superconducting Quantum Processor.Hirsh Kamakari, Jia-Ce Sun, Yao-Dong Li et al. · 2024 · Physical Review Letters · cité 37 fois · Pas encore résumé
Cette expérience détecte les transitions induites par mesure sur processeur supraconducteur par entropie croisée, tandis que l’article suit les autocorrélations de spins du diamant.
Résumé scientifique
Quantum systems subject to random unitary evolution and measurements at random points in spacetime exhibit entanglement phase transitions which depend on the frequency of these measurements. Past work has experimentally observed entanglement phase transitions on near-term quantum computers, but the characterization approach using entanglement entropy is not scalable due to exponential overhead of quantum state tomography and postselection. Recently, an alternative protocol to detect entanglement phase transitions using linear cross entropy was proposed, attempting to eliminate both bottlenecks. Here, we report demonstrations of this protocol in systems with one-dimensional and all-to-all con…
-
Controlling Local Thermalization Dynamics in a Floquet-Engineered Dipolar Ensemble.L. Martin, Heng-Yun Zhou, Nathaniel T. Leitao et al. · 2022 · Physical Review Letters · cité 27 fois · Pas encore résumé
Cette étude contrôle la thermalisation locale dans un ensemble dipolaire du diamant, fournissant un contexte aux mesures d’autocorrélation et de dynamique de spins.
Résumé scientifique
Understanding the microscopic mechanisms of thermalization in closed quantum systems is among the key challenges in modern quantum many-body physics. We demonstrate a method to probe local thermalization in a large-scale many-body system by exploiting its inherent disorder and use this to uncover the thermalization mechanisms in a three-dimensional, dipolar-interacting spin system with tunable interactions. Utilizing advanced Hamiltonian engineering techniques to explore a range of spin Hamiltonians, we observe a striking change in the characteristic shape and timescale of local correlation decay as we vary the engineered exchange anisotropy. We show that these observations originate from th…
-
Measurement-Induced Localization of an Ultracold Lattice Gas.S. Chakram, Y. Patil, M. Vengalattore · 2015 · Physical Review Letters · cité 154 fois · Pas encore résumé
Cette étude observe une localisation induite par mesure dans un gaz sur réseau ultrafroid, comme l’article dans un système de spins nucléaires du diamant.
-
Measurement-induced quantum criticality under continuous monitoringY. Fuji, Y. Ashida · 2020 · Physical Review B · cité 157 fois · Pas encore résumé
Cette étude théorique examine des transitions critiques d’intrication sous mesure continue, tandis que l’article observe expérimentalement une localisation dans des spins du diamant.
Résumé scientifique
We investigate entanglement phase transitions from volume-law to area-law entanglement in a quantum many-body state under continuous position measurement on the basis of the quantum trajectory approach. We find the signatures of the transitions as peak structures in the mutual information as a function of measurement strength, as previously reported for random unitary circuits with projective measurements. At the transition points, the entanglement entropy scales logarithmically and various physical quantities scale algebraically, implying emergent conformal criticality, for both integrable and nonintegrable one-dimensional interacting Hamiltonians; however, such transitions have been argued…
-
Observation of discrete time-crystalline order in a disordered dipolar many-body systemSoonwon Choi, Joonhee Choi, R. Landig et al. · 2016 · Nature · cité 945 fois · Pas encore résumé
Cette étude observe un ordre cristallin temporel dans un système dipolaire désordonné, autre phénomène hors équilibre dans des spins fortement couplés.
Résumé scientifique
Understanding quantum dynamics away from equilibrium is an outstanding challenge in the modern physical sciences. Out-of-equilibrium systems can display a rich variety of phenomena, including self-organized synchronization and dynamical phase transitions. More recently, advances in the controlled manipulation of isolated many-body systems have enabled detailed studies of non-equilibrium phases in strongly interacting quantum matter; for example, the interplay between periodic driving, disorder and strong interactions has been predicted to result in exotic ‘time-crystalline’ phases, in which a system exhibits temporal correlations at integer multiples of the fundamental driving period, breaki…
Aller plus loin
Comment ces articles sont-ils trouvés ?
Nous comparons le titre et le résumé de cet article avec ceux de tous les articles résumés sur ce site, et avec les articles que Semantic Scholar recommande, ceux qu’il cite et ceux qui le citent (pour un article très cité, ses citations les plus récentes et, depuis OpenAlex, les plus citées). Parmi les travaux antérieurs et les suites, les articles qui s’utilisent en profondeur, une méthode qu’il utilise et les suites très citées remontent un peu. Les niveaux (très proche, proche, apparenté) viennent de la similarité des textes, pas d’un jugement de qualité ; * signale un article sans résumé, comparé par son titre. La phrase sous un article est écrite par une IA à partir des deux résumés : vérifiez-la dans les articles. Un article jugé hors sujet par trois lecteurs quitte la liste.
Mis à jour le 3 novembre 2026.
Avertissement : Notre outil de synthèse basé sur l'IA et l'assistant virtuel fournis sur ce site Web peuvent ne pas toujours fournir des résumés complets ou des réponses exactes. Nous vous encourageons à examiner attentivement et à évaluer le contenu généré pour vous assurer de sa qualité et de sa pertinence par rapport à vos besoins.